试述动态计重收费技术在高速公路中的应用

摘要：随着我国经济的快速发展，高速公路建设也取得了令世界瞩目的好成绩。在高速公路运行中，车辆超载问题一直以来都是高速公路管理系统中的重点和难点。为了有效遏制车辆超载问题，我国开始实行了计重收费的方式，虽然取得了一定的成效，但是随着运行一段时间以后，其中的缺点也渐渐显露出来，严重影响了高速公路收费工作。而动态计重收费系统的应用，有效的解决了这一问题，在将来实际应用中应当大力推广。

关键词：高速公路；动态计重；收费；问题

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

车辆超载问题得不到很好的控制，就会给人民的生命财产安全造成威胁，虽然计重收缴的方式在一定程度上起到了治理超载的作用，但是其本身存在的缺陷给一些司机提供了可乘之机，经常因计重收费问题引发纠纷，在这种前提下，动态计重收费技术得到了有效的推广与应用，

一、引发高速公路计重收费纠纷的主要因素

1、计重收费设备存在问题

动态轴重衡作为动态汽车衡的一种，秤台占地面积小，适应性强，在高速公路计重收费系统中的应用非常广泛。早期的动态轴重衡采用的是秤台式传感器，通过称重平台将轴载压力传递到压力传感器上，进行称量。这种结构在传统地磅中得到广泛的应用，但由于有过多的机械结构，因而在动态称量过程中，车辆的动态行驶产生的不均冲击，容易损坏传感器。再有，秤台结构四周没有密封，安装以后长期遭受雨水，废气，淤泥等的侵蚀，影响称量准确性。另外，高速公路是 24 小时通行，部分繁忙的道口，秤台每天要经受上千次的冲击，造成秤体变形，基础不均匀沉降等，都会影响称量的准确性。

2、司机利用计重系统存在的缺陷作弊

动态汽车衡是一种自动衡器，车辆在行驶中通过以后，通过对单轴或轴组的称量，进而得出整车重量，实现自动称量。这是一个动态的过程，因此受到的影响因素很多。在多年的使用中发现，老式的秤台式动态轴重衡，卡车司机可以通过一些行车小动作来作弊，比如急加速、走 S 型路线、跳秤、急刹等非正常过秤方式，从而达到减轻车重减少费用甚至逃避超载处罚的目的。通过试验发现，对于老式的秤台式动态轴重衡，称量结果与行车速度关系极大。如果行车速度每次不一样，称出的结果也会不一致。如果卡车司机能够按照规定的速度匀速通过（如 5 km/h），重量相差基本不大。而部分司机正是利用了速度变化这一因素对称量结果的影响，来大做文章，引发对称量准确性的怀疑，导致计重收费的纠纷产生。

二、弯板式动态称重系统的应用

弯板式动态称重系统自诞生以来，凭借自身的诸多优势，技术发展很快，已经逐渐成为高速公路动态称重收费系统发展的大趋势。

1. 系统工作原理

当车辆驶入收费车道，其轮轴依次压过铺设在车道路面中的检测线圈、弯板称重传感器、车辆分离器、轮胎识别器，弯板称重传感器将检测出车辆的每轴轴重、轴型（单轴或轴组），轮胎识别器将检测出轮胎类型（单胎或双胎）信息，车辆分离器可准确判别车辆是否完全通过。当车辆完全离开后，数据采集器将称重结果、车型判别结果等信息传输到车道收费计算机。车道收费计算机依据计重收费费率对车辆实行计重收费，并将车辆的整车重量和应交纳的金额显示在计重显示屏上。

2. 系统组成

弯板式动态称重系统主要由以下几个单元构成：弯板称重传感器（集传感器和秤台于一体）、车辆分离器、轮胎识别器、检测线圈、数据采集器、上位车道计算机等组成。

弯板称重传感器：是整个系统的核心部件，主要完成对通过车辆的轴及轴组称重、通过速度的检测等工作。

轮胎识别器：用于检测通过车辆的轮胎数。

以上二者联合进行车辆轴组判别。

车辆分离器：用来进行车辆的分离及提供开始、结束等信号。

检测线圈：主要用来辅助红外线分离器对非车辆以外的物体或人通过时的判断，减少出错，两者可切换使用。

数据采集器：接受并处理称重台、车辆分离器、轮胎识别器等传送的信号并向计算机输出。

3. 弯板式称重传感器工作原理

早期秤台式动态轴重衡不具备高频响应能力，而弯板式称重传感器，采用了完全不同于传统称重传感器的工艺设计，使用大面积特殊钢板作为称重板，采用精密继续加工工艺和热处理工艺使得称重传感器具有良好的高频响应性能，从而使其具有极好的高速响应性能和很长的使用寿命；同时采用了多层密封工艺和专用密封技术保证传感器在长期的使用中免于维护，使其使用成本降低。弯板传感器除机械结构加工工艺和密封工艺创新外，在内部的位置输出均是一致的，保证了称重传感器的横向一致性。这种采用受力弯板式结构代替了传感器四角测量机械结构，从而突破了传统衡器不能测量高速行驶车辆重量的限制。另外，在结构设计上摆脱了传统传感器基于静定结构测量机理，而大胆基于非静定系统结构设计，从而免去了秤台基础，使结构尺寸大大减小，并且从结构上保证了高速响应。这种结构由于其变形及其微弱，因此保证了极高的使用寿命，准确性和稳定性更好。

4. 弯板传感器结构

弯板是由在内部集成了应变片网的金属板构成，传感器表面覆盖一层高温硫化橡胶，因此密封性好，防水、防尘、防冻、防腐，在恶劣环境条件下也能正常工作。弯板传感器是一种应变式传感器，将传感器和承载器整合在一起，利用集成在内部的应变片网，根据承载器受压后产生形变的原理进行测量，是一种整体式传感器结构。弯板传感器的长度约为 （0.5～0.78）m (在行驶方向)，宽度有 1.60m、1.75m 、 2.00m以及特制 四种规格，以适用不同宽度的车道，可以完整的纪录车轮通过时的压力信号，真实的测量轮载值，不会出现丢轴和多轴现象，并且可检测到车轮动态、静态以及加速、减速等指标，从而为在速度变化的情况下准确测量提供了有利保证。通常情况，一个车道铺设两个弯板传感器，用于测量车轴载荷，计重采用前后交错安置，高速预检则采用并排安置。整个传感器设计越薄越有利于施工，以不大于 25mm为宜，安装在钢质支架中，整个支架用环氧树脂浇入路面的浅槽基坑中，并采取相关的措施确保弯板的高可靠性和长寿命。与传统秤台式传感器相比，弯板传感器结构简单，性能稳定，计量准确，自身重量较轻，抗腐蚀性能优良，施工时无需大量开挖路面，只需要在原有的路面开挖10cm深的安装槽，施工简便、快捷，工期短，对车道的日常通行影响小，是一种更加适合高速公路计重收费特殊需要的设备。

三、检定依据

目前，还没有国家统一的关于弯板式动态汽车衡的检定规程，因为 JJG907- 2006《动态公路车辆自动衡器》检定规程制定之初，弯板式动态汽车衡还没有得到大量的使用，因此该规程没有包括弯板式动态汽车衡。但是我们国家部分省市法定计量机构顺应技术发展，积极探索，已经制定出版了相应的地方检定规程，比如安徽省计量院已于去年制定并通过了《弯板式动态汽车衡》地方检定规程。相信，在不久的将来，弯板式动态汽车的衡国家检定规程也会出台，这将大大方便各级检定人员的工作。

四、结束语

弯板式动态称重系统在我们国家起步相对较晚，但是发展速度很快，凭借其易安装、免维护、耐冲击、稳定可靠、使用寿命长等技术特点，获得了公路收费系统使用方和检定人员的好评，代表了动态称重系统的未来发展方向。这一系统投入使用以来，为降低高速公路计重收费纠纷，提高称量准确性起到积极的作用。

参考文献:

[1] JJG907- 2006《动态公路车辆自动衡器》国家检定规程。

[2]王均国，于旭光，乔海清，于敬芬《各类汽车衡器的使用场合以及适用的技术规范》。

[3] 刘炜《动态汽车衡在实际使用中的问题及思考》。

[4] 王锦芳, 吴明光《德国 PAT 动态称重系统》。

[5] 巫业山 《弯板式称重传感器在计重收费系统中的应用》。